【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及聲表面波器件和表面增強拉曼檢測領域，具體涉及一種基于聲表面波的主動式高靈敏拉曼基底的富集裝置和制備方法。該專利技術旨在通過創新設計，實現對微量目標顆粒的高效富集與干燥處理，以提高拉曼光譜檢測的靈敏度與效率。
技術介紹
1、目前，科學研究和工業檢測領域對微量物質分析的需求日益增長，如何快速、高效地實現微量顆粒的富集與檢測成為一項關鍵挑戰。傳統拉曼光譜檢測在處理微量樣品時，面臨靈敏度不足、樣品分布不均勻等問題，這極大地限制了拉曼光譜技術在實際應用中的廣泛推廣與使用。尤其是液滴干燥過程中常出現的“咖啡環效應”，進而削弱了檢測結果的準確性和重復性。表面波技術憑借其在微尺度顆粒操控和液滴動力學調控中的獨特優勢，通過叉指換能器產生振動，在基片表面形成沿特定方向傳播的波動，對液滴中的目標顆粒進行精確操控。通過合理設計聲表面波的振幅與頻率，不僅能夠抑制液滴干燥過程中咖啡環的形成，還能將分散的微量顆粒有效集中于特定區域。將sers與聲表面波富集技術相結合，能夠進一步增強微量物質的檢測信號，顯著提升拉曼光譜檢測的靈敏度和準確性。通過聲表面波驅動裝置對液滴內的顆粒進行精確富集和快速干燥處理，該裝置不僅實現了目標顆粒的高效分離與富集，還能夠為后續的拉曼光譜檢測提供均勻的固態樣品。通過該裝置，可以顯著提高微量顆粒的檢測效率，并擴大拉曼光譜技術在化學分析、生物檢測、環境監測等領域中的應用前景，為高精度的快速檢測提供了先進的技術支持和創新方案。
技術實現思路
1、為解決現有技術中存在的問題，本專利
2、本專利技術采用的技術方案為：一種基于聲表面波的主動式高靈敏拉曼基底的富集裝置，該裝置包括鋁板、溫度傳感器、富集模塊以及加熱模塊；
3、所述富集模塊包括射頻線、電路板、壓電基底、換能器電極、疏水薄膜；所述電路板與射頻線通過圓孔可拆卸焊接，電路板與換能器電極通過彈簧針可拆卸相連；換能器電極與壓電基底通過引線鍵合技術相連，疏水薄膜與壓電基底可拆卸貼合；壓電基底設置在鋁板的凹槽內；
4、所述疏水薄膜包括富集區和把手區，富集區貼合在壓電基底上，位于兩個換能器電極之間；把手區置于壓電基底的外側，用于提拉時將疏水薄膜與壓電基底分離；所述壓電基底上設置128°y-x切向鈮酸鋰晶體，通過逆壓電效應產生聲表面波，使得聲表面波在其上傳播，驅動液滴向疏水薄膜的中心的富集區聚集；
5、所述加熱模塊包括加熱板和散熱片；所述加熱板的底面與散熱片粘合，加熱板的頂面與鋁板粘合；
6、所述電路板與鋁板通過螺絲連接，鋁板上設置溫度傳感器。
7、所述電路板四個角分別帶有一個球形立柱，且球形支柱高度大于散熱片的高度。
8、所述鋁板內設置十字形凹槽，十字形凹槽的長寬與壓電基底的長寬相同；十字形凹槽內部有一圓形通槽，用于顯微鏡對光；十字形凹槽內部設有圓柱形凹槽，用于嵌入溫度傳感器。
9、所述溫度傳感器為圓柱形和半球形拼成，球面與壓電基底下底面相切，其他面均嵌入鋁板內部，半球形部分為測溫部分。
10、所述換能器電極為梯子狀的金屬圖案，電極通過彈簧針與電路板相連。
11、一種基于聲表面波的主動式高靈敏拉曼基底的制備方法，采用上述裝置，具體包括以下步驟：
12、s1、將疏水薄膜貼好到壓電基底上，在富集區處滴加液滴；
13、s2、將裝置兩端的射頻口接到信號發生器輸出端，信號發生器通過換能器電極給壓電基底輸出電能。
14、s3、電能通過壓電基底轉換為聲表面波，聲表面波在其上傳播，驅動液滴向疏水薄膜的中心的富集區聚集；
15、s4、當樣品達到富集效果，加熱板升溫，樣品快速干燥，并實時監測溫度和散熱以防止對裝置和樣品造成損壞。
16、s5、提拉疏水薄膜的把手區，使疏水薄膜的富集區與壓電基底分離，將疏水薄膜放置于載玻片上，得到用于拉曼檢測的拉曼基底。
17、本專利技術涉及一種聲表面波富集干燥液滴的高靈敏拉曼光譜快速檢測裝置，該裝置包括加熱板、散熱片、鋁板、溫度傳感器、換能器電極、疏水薄膜、彈簧針和電路板。
18、其中，所述的裝置外殼由可配合、可相互分離的加熱板與鋁板兩部分組成。
19、具體的加熱板的下方設置有散熱片，旨在實現散熱功能，同時對芯片設備提供保護。
20、具體的鋁板對應矩形芯片區域中心分別貫通，為圓孔。以便于光線透過圓孔經過依次經過加熱板和透過芯片疏水圖層區域，最終入射到顯微鏡。
21、具體的，所述鋁板的中心設置有一個矩形凹槽，用于放置集成有叉指式換能器與金屬顆粒富集裝置的壓電基底，所述矩形凹槽的中心設有一個通槽，用于實時觀測金屬顆粒富集狀況、便于觀察液滴的疏水角度與形態變化。
22、其中，所述的叉指換能器模塊由壓電材料基底、叉指電極和pdms便攜式疏水薄膜三部分組成。
23、具體的壓電材料基底，所述的壓電材料基底包括128°y-x切向鈮酸鋰晶體，用于通過逆壓電效應產生聲表面波，使得聲表面波在其上傳播，驅動富集裝置中的液滴向pdms便攜式疏水薄膜的中心聚集。
24、其中所述的換能器模塊由芯片和兩對叉指電極組成。叉指電極在芯片表面形成金屬圖案，相對排列且間隔一定距離。叉指電極通過彈簧針與電路板連接。
25、具體的叉指電極的圖案通過光刻技術在壓電基底表面制備。具體的芯片通常由壓電材料制成。壓電材料具有壓電效應，可以將電能轉換為機械能（或聲波）。在聲表面波技術中，壓電材料通過施加電場而引起形變，從而產生聲表面波，用于驅動液體中的顆粒或分子移動，實現富集或操控目標物質的目的。
26、具體的壓電材料成分為鈮酸鋰（linbo3），這是一種非常常見的壓電材料，具有良好的壓電性能和穩定性，廣泛應用于聲表面波設備中。
27、具體的頂部兩塊部分為電路板。電路板通過螺絲固定在鋁板上，用于連接電信號輸入端和其他信號處理器件。電路板上的小孔便于與蓋板通過螺絲固定，保證電路板穩固連接。
28、所述螺絲為t形，所述電路板上內嵌四個t形區直通鋁板凹槽，所述鋁板凹槽內嵌四個圓柱形螺紋區，所述電路板和鋁板可通過螺絲和螺紋固定。
29、所述疏水薄膜由一大圓和兩個小圓連接而成。大圓形部分為富集區域，小圓形部分和連接區域組成一把手，該部分區域可用作把手，便于拆卸，也可用作標簽，便于記錄樣品。
30、所述鋁板內有意十字形凹槽，所述十字形凹槽長的部分長寬與所述壓電材料相同，便于放置；所述凹槽內部有一圓形通槽，用于顯微鏡對光；所述凹槽內部有一小的圓柱形凹槽，直徑和高度與溫度傳感器相同，便于嵌入。
31、該裝置的設計展示了一個模塊化的結構，各個部分可以通過螺絲進行裝配和拆卸，便于維護和更換組件。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于聲表面波的主動式高靈敏拉曼基底的富集裝置，其特征在于：該裝置包括鋁板、溫度傳感器、富集模塊以及加熱模塊；
2.根據權利要求1所述的一種基于聲表面波的主動式高靈敏拉曼基底的富集裝置，其特征在于：所述電路板（3）四個角分別帶有一個球形立柱，且球形支柱高度大于散熱片的高度。
3.根據權利要求1所述的一種基于聲表面波的主動式高靈敏拉曼基底的富集裝置，其特征在于：所述鋁板（10）內設置十字形凹槽，十字形凹槽的長寬與壓電基底（8）的長寬相同；十字形凹槽內部有一圓形通槽，用于顯微鏡對光；十字形凹槽內部設有圓柱形凹槽，用于嵌入溫度傳感器（9）。
4.根據權利要求1所述的一種基于聲表面波的主動式高靈敏拉曼基底的富集裝置，其特征在于：所述溫度傳感器（9）為圓柱形和半球形拼成，球面與壓電基底（8）下底面相切，其他面均嵌入鋁板（10）內部，半球形部分為測溫部分。
5.根據權利要求1所述的一種基于聲表面波的主動式高靈敏拉曼基底的富集裝置一種聲表面波富集干燥液滴的高靈敏拉曼光譜快速檢測裝置，其特征在于：所述換能器電極（7）為梯子狀的金屬圖案，電極通
6.一種基于聲表面波的主動式高靈敏拉曼基底的制備方法，其特征在于，采用權利要求1-5任一所述的裝置，具體包括以下步驟：
7.根據權利要求6所述的一種基于聲表面波的主動式高靈敏拉曼基底制備方法，其特征在于：步驟S4中，通過溫度傳感器（9）實時檢測該裝置的最高溫度；當觀察到所述液滴（6）干燥后，通過加熱板（11）降低溫度；同時在此過程中，所述散熱片（12）持續散熱。
...【技術特征摘要】
1.一種基于聲表面波的主動式高靈敏拉曼基底的富集裝置，其特征在于：該裝置包括鋁板、溫度傳感器、富集模塊以及加熱模塊；
2.根據權利要求1所述的一種基于聲表面波的主動式高靈敏拉曼基底的富集裝置，其特征在于：所述電路板（3）四個角分別帶有一個球形立柱，且球形支柱高度大于散熱片的高度。
3.根據權利要求1所述的一種基于聲表面波的主動式高靈敏拉曼基底的富集裝置，其特征在于：所述鋁板（10）內設置十字形凹槽，十字形凹槽的長寬與壓電基底（8）的長寬相同；十字形凹槽內部有一圓形通槽，用于顯微鏡對光；十字形凹槽內部設有圓柱形凹槽，用于嵌入溫度傳感器（9）。
4.根據權利要求1所述的一種基于聲表面波的主動式高靈敏拉曼基底的富集裝置，其特征在于：所述溫度傳感器（9）為圓柱形和半球形拼成...
【專利技術屬性】
技術研發人員：武震林，韓紹帥，段少晶，李寧，任軍，于洋洋，王嘉楊，楊欣，
申請(專利權)人：大連理工大學，
類型：發明
國別省市：
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